移动施法的动画分层

  • 动画分层是指：当你希望《使命召唤》里的士兵一边奔跑一边换弹而不会跳帧时所用的技术。你可以在骨盆及以下部位播放奔跑动画，同时在上半身播放与武器相关的动画。听起来很简单，对吧？但实际操作并不总是那么容易。那如果你想把奔跑和挥剑动作结合起来呢？又或者你希望角色在奔跑和站立状态下都能使用同一套动画，又该怎么办？
  • 接下来我将介绍一种方法：角色骨架、实时 IK 和嵌套混合树来解决上述问题
  • 为了说明我们的问题，我们首先创建一个 Animator，并设置两个图层：一个用于腿部动画，另一个用于上半身动画。腿部图层通常包含一个用于处理多方向移动的混合树，所以我们会加入这个部分。
  • 接着，我们在上半身图层添加一个 Avatar Mask，用来屏蔽腿部，然后在该图层播放一个近战攻击动画。网上有无数教程都是这么做，并且就到此为止，但问题也正是从这里开始显现的。
  • 仅仅使用 Avatar Mask 会导致胸部的旋转不正确。

拉直脊柱

  • 首先，躯干动画的旋转会出现错误，是因为骨骼层级中位置更高的骨盆旋转不再与技能动画匹配。由于骨盆在 Avatar Mask 中被屏蔽，只受到奔跑动画的影响，因此会影响上层的躯干。
  • 为了解决这个问题，我们使用一个参考关节（proxy joint）。这个关节直接作为角色 Root 的子节点，但在 Maya（或 Blender，任选你喜欢的工具）中，它是通过约束绑定到胸部关节上的。
  • 这样，在我们从 Maya 或 Blender 导出动画时，这个参考关节会接收到与胸部完全一致的位置和旋转数据，但不会受到骨盆的影响。
  • 接下来，在 Unity 的上半身 Avatar Mask 中，我们确保包含这个参考关节，从而为胸部提供一个精确的参考位置。
  • 然后我们使用 IK 强制让胸部对齐这个参考关节。这可以通过 Unity Animation Rigging 套件中的 Chain IK Constraint 来实现，或者使用像 FinalIK 的 CCD IK 和 Aim IK 组件。使用哪种方式取决于你，但关键是要确保胸部在每个轴上的旋转都能与参考关节匹配。

旋转臀部

  • 下一个问题是，当你播放近战攻击动画时，可能会让角色的脊柱看起来像是被“扭断”了。一次挥剑攻击需要传达出力量与冲击感，但如果你在上半身施加了所需的旋转，而臀部却保持不动，就会导致一个非常不自然（对角色来说可能也很“痛苦”）的脊柱扭曲。
  • 我们真正想要的效果是：下半身在不影响双脚落点的前提下，也随着上半身一起进行一定程度的扭转。那我们该怎么做呢？

  • 想象一下：你的角色正在向前跑，同时进行一次挥砍，动作中胸部已经扭向了右侧，为了支撑这个动作，骨盆也需要向右旋转，但双脚仍然要保持向前奔跑。看起来，这个姿态可能就像是在向左侧移动，但实际上那个“左”就是角色当前的正前方（参考 GIF）。

  • 想象一个用于侧向移动的普通二维混合树。最简单的形式下，它包含 4 个动画：向前跑、向后跑、左侧移和右侧移。

  • 在所有这些动画中，角色都是面朝前的。让我们取而代之，用它们自己的混合树来替换所有这些动画，这些混合树支持在指定方向上跑动，同时可以面向所有其他方向。
    • 通常，游戏里角色的动画系统是这样：一个人物可以朝任意方向跑（前、后、左、右），但他的身体和脸始终只朝一个方向（比如一直面朝屏幕前方）。
    • 而现在，这个新系统正好反过来：人物只朝一个方向跑（比如一直向前移动），但他的身体和脸却可以自由地转向任何方向（可以一边向前跑，一边面朝左边、右边甚至后方）。
  • 有了这个树，我们现在可以在不实际转动角色的情况下，朝所有方向跑并面向所有方向。
  • 我们使用四个变量来控制混合树：inputX, inputY, twistX, 和 twistY。
    • inputX 和 inputY 控制角色的移动方向（例如，inputX = 0, inputY = 1 表示向前跑）。
    • twistX 和 twistY 控制角色的面向方向（例如，twistX = 1, twistY = 0 表示面向右侧）。
    • 主混合树（2D Blend Tree）使用 inputX 和 inputY 控制角色移动方向（如前、后、左、右）。
    • 每个方向节点（如“向前跑”、“向左跑”等）不再是单一动画，而是一个嵌套的 2D 混合树。
  • 为了解释清楚，这里有一些伪代码：
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inputX = Vector3.Dot(transform.right, velocity);
inputY = Vector3.Dot(transform.forward, velocity);
twistX = Vector3.Dot(transform.right, chestReference.forward);
twistY = Vector3.Dot(transform.forward, chestReference.forward);
  • 这样角色可以在奔跑时不仅朝任意方向移动，还可以面向任意方向，实现完全自由的动作表现。
  • 建议在计算时去除 Y 轴的影响，因为我们只关心另外两个轴上的变化。

最终结果

  • 现在我们的胸部能够完全按照原始动画的动作来运动。即使角色在任意方向奔跑，双脚依然会保持正确的奔跑方向，同时骨盆也可以很好地支撑胸部的扭转旋转。
  • 这个方案带来的一个额外好处是：即使在角色做旋转动作的动画中，也能边跑边旋转，因为脚步和骨盆都能灵活适应任何方向的变化。

额外可选择的方法

  • 在《V Rising》中，实际上在计算嵌套混合树变量时并没有使用胸部的朝向，而是使用了另一个代理关节，类似于胸部的那个，但这次是用于骨盆的。这样做的好处是避免了过度扭转，同时让旋转更接近动画师原本的设计意图。你在这些 GIF 中看到的也是这种方式的效果。建议你亲自试试看哪种方式更适合你的项目。
  • 我们还做了另一项优化，也推荐你尝试：在角色奔跑时替换掉普通的近战攻击动画，使用一个保持脊柱更直的版本。这样角色看起来会更稳定，更不容易失衡。
  • 你也可以采用 Unreal 培训视频中的做法——不是使用嵌套混合树（或者在 Unreal 中叫做 Blend Spaces），而是直接旋转角色的 Root 节点。这样你就无需为每个方向重新导出带旋转的动画，普通的 strafing 动画就足够用了。但这样做也需要你思考如何在不影响代理关节的情况下对角色 Root 进行旋转。